LED照明應(yīng)用設(shè)計(jì)需考慮的各種因素

模擬、PWM和TRIAC調(diào)光方案

　　LED調(diào)光解決方案及規(guī)范一直在不斷變化，直到現(xiàn)在還未固定下來，所以現(xiàn)在市場上存在PWM、模擬及可控硅（TRAIC）三種調(diào)光方案。PWM和模擬方法是其中較簡單的，但需要構(gòu)建調(diào)光基礎(chǔ)架構(gòu)和新的調(diào)光控制器。

　　模擬調(diào)光方案的缺點(diǎn)是，LED電流的調(diào)節(jié)范圍局限在某個(gè)最大值至該最大值的約10%之間（10:1調(diào)光范圍）。由于LED的色譜與電流有關(guān)，因此這種方法并不適合于某些應(yīng)用。

　　PWM調(diào)光方案則是以某種快至足以掩蓋視覺閃爍的速率（通常高于100MHz）在零電流和最大LED電流之間進(jìn)行切換。該占空比改變了有效平均電流，從而可實(shí)現(xiàn)高達(dá)3000:1的調(diào)光范圍（僅受限于最小占空比）。由于LED電流要么處于最大值，要么被關(guān)斷，所以該方法還具有能夠避免在電流變化時(shí)發(fā)生LED色偏的優(yōu)點(diǎn)，而在采用模擬調(diào)光時(shí)這種LED色偏現(xiàn)象是很常見的。

　　SangCheolHer則看好TRIAC調(diào)光方案的市場前景，他表示：“可控硅（TRIAC,2線調(diào)光）將成為非常流行的解決方案，因?yàn)檫@種技術(shù)可以完全使用傳統(tǒng)的系統(tǒng)而不需任何改變。而且，它還能夠擴(kuò)展為3線調(diào)光，以避免出現(xiàn)與低功率因數(shù)值相關(guān)的缺陷。”

　　TRIAC調(diào)光今天是業(yè)內(nèi)非常熱的一個(gè)話題，最初，TRIAC調(diào)光器是為白熾燈而設(shè)計(jì)的，但大多數(shù)用戶希望相同的TRIAC調(diào)光器也能對替代的LED燈進(jìn)行調(diào)光。梁后權(quán)表示：“DiodesZetex目前可為客戶提供全部的調(diào)光解決方案（包括PWM、模擬和TRIAC）。例如，ZXLD1362LED驅(qū)動器用一個(gè)ADJ引腳來實(shí)現(xiàn)模擬和PWM調(diào)光，這就為客戶帶來了很大的設(shè)計(jì)靈活性。”

　　不過，鄭宗前認(rèn)為，市場上TRIAC調(diào)光器的應(yīng)用方案應(yīng)該只是過渡性的，長遠(yuǎn)來說，應(yīng)該會用PWM調(diào)光。他說：“主要的三點(diǎn)決定性因素為：1）用PWM調(diào)光從零到最光，都不會有閃爍的現(xiàn)象。2）性能會更好。因?yàn)檎{(diào)光輸出功率采用了功率因數(shù)校正電路，這是配合全球?qū)艄獠捎霉β室驍?shù)有強(qiáng)制性的要求，雖然一般從25W開始有這要求，但美國要求燈光從零瓦起已需強(qiáng)制性功率因數(shù)校正電路。如采用TRAIC調(diào)光將犧牲功率因數(shù)和增加了電路的復(fù)雜性。因此，采用PWM調(diào)光可以提供最好性能的選擇，也是未來的趨勢。3）成本會更好。用PWM調(diào)整占空比，不需要太多額外的控制電路成本。”

　　AlexanderSommer也看好PWM調(diào)光方案前景，他說：“與模擬調(diào)光方法相比，LED的PWM調(diào)光方法有以下優(yōu)點(diǎn)：1）效率更高；2）不管調(diào)光程度有多大，允許LED一直在優(yōu)化的和恒定的電流下工組；3）在整個(gè)調(diào)光范圍內(nèi)LED顏色色調(diào)保持一致（顏色色調(diào)像流明輸出一樣隨LED工作電流而變化）。”

　　徐瑞包也坦率地說：“個(gè)人覺得，調(diào)制方式的選擇不應(yīng)該決定于LED的功率。而應(yīng)決定于終端產(chǎn)品的應(yīng)用要求。比如，顯示背光或者LED裝飾燈可能會選用PWM的調(diào)光方式，顏色一致性好，亮度級別高。但是對于一般的家用照明或者商業(yè)照明，模擬調(diào)光或者TRIAC也可以選擇，不過會產(chǎn)生色偏，并且調(diào)光的級別會很低。”

　　梁后權(quán)也表示：“為了在連續(xù)調(diào)光時(shí)實(shí)現(xiàn)無閃爍，大多數(shù)客戶喜歡選擇PWM調(diào)光，因?yàn)樗商峁└蟮恼{(diào)光范圍和更好的線性度。取決于你正在使用的調(diào)光頻率，閃爍現(xiàn)象可以降到最小。模擬調(diào)光更容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗恍枰粋€(gè)DC電壓就可以無閃爍地對LED進(jìn)行調(diào)光。但通常來說，調(diào)光范圍要窄一些。”

　　對于由多個(gè)LED構(gòu)成的大功率照明應(yīng)用，確保每個(gè)LED具有均勻的亮度且不產(chǎn)生任何閃爍也成為了主要的設(shè)計(jì)障礙，但PWM方法很容易解決調(diào)光時(shí)的閃爍問題。“若PWM調(diào)制器的占空比能保持恒定，就便應(yīng)該不會存在有燈光亮度不均勻的問題。”吳志民表示，“美國國家半導(dǎo)體的LED驅(qū)動器不但能確保輸出的電流大小均勻，而且也確保畫面有極高的光暗對比度。從以這幾方面來說，我們的LED驅(qū)動器都比市場上的同級產(chǎn)品更出色優(yōu)勝。”

　　TonyArmstrong指出，總之，最終用戶所采用的調(diào)光方法在很大程度上將由LED本身的最終用途來決定。例如，在LED用于給顯示器提供背面照明的汽車信息娛樂系統(tǒng)中，環(huán)境照明的亮度變化范圍是非常寬的，既有陽光充足時(shí)的無比明亮，也有無月之夜的漆黑一片，可謂千差萬別。由于人眼對于環(huán)境照明條件的輕微變化極其敏感，因此需要3000:1的寬調(diào)光范圍。這將要求LED驅(qū)動器電路采用PWM調(diào)光方法。

　　不過，他補(bǔ)充道：“在LED街燈中，由于這種燈常常要么處于接通狀態(tài)要么處于關(guān)斷狀態(tài)，因而只需要一個(gè)有限的調(diào)光范圍即可。在這種場合中，僅需采用一種簡單的模擬調(diào)光法便能滿足要求。”

　　如前所述，小于25W的LED照明應(yīng)用主要是替換標(biāo)準(zhǔn)白熾燈和鹵素?zé)?。在這一功率范圍上，最可能的一個(gè)應(yīng)用就是替代由基于TRIAC（雙向可控硅）的逐步削減入墻式調(diào)光器控制的白熾燈或節(jié)能燈。目前市場上有前沿和后沿削減調(diào)光器，這為整體兼容性帶來了挑戰(zhàn)，因?yàn)閺腅MI的角度來看TRIAC調(diào)光是很差的。

　　“對于要求最佳性價(jià)比的非調(diào)光應(yīng)用，使用像英飛凌TDA4863G這樣的DCMPFC的單級PFC反激拓?fù)涫且粋€(gè)合適的選擇。”AlexanderSommer認(rèn)為，“25W及以上功率范圍LED照明應(yīng)用面向更多的專業(yè)市場。調(diào)光控制方法的選擇將取決于它是替代型還是新安裝型。數(shù)字照明控制（如DALI或無線解決方案）允許對調(diào)光水平進(jìn)行更精確的控制、以及更多的功能，如日光下調(diào)光和占空比感應(yīng)。替代型安裝可能要求兼容舊的模擬1-10V調(diào)光控制器。”